Hallo, ich habe folgende Fragestellung: Ich möchte einen Laserstrahl zwischen 450nm und 650nm Wellenlänge aus ca. +- 2m detektieren. Ein Objekt mit Sensor wird so lange hin und her bewegt, bis der Sensor den auf Punkt x ausgerichteten Laserstrahl erfasst. Welcher Sensor ist dafür Auflösung, Genauigkeit, Kosten) und warum am besten geeignet? Danke für euren Input :)
Das kommt ganz auf die Genauigkeit an, die du erreichen möchtest. In der Größenordnung von 1mm dürfte eine einfache Photodiode mit einer Lochblende davor ausreichend sein um das Intensitätsmaximum zu finden. Für µm-Auflösung wäre eine Kamerazeile mit entsprechender Kollimatoroptik davor vielleicht das Mittel der Wahl.
MikeH schrieb: > Das kommt ganz auf die Genauigkeit an, die du erreichen möchtest. So ist es. > In der Größenordnung von 1mm dürfte eine einfache Photodiode mit einer > Lochblende davor ausreichend sein um das Intensitätsmaximum zu finden. > Für µm-Auflösung wäre eine Kamerazeile mit entsprechender > Kollimatoroptik davor vielleicht das Mittel der Wahl. Und irgendwo dazwischen kommt noch die Fotodiodenzeile nach dem Nonius-Prinzip. Oder positionsabhängige LDR, die heutzutage allerdings ein kleines Beschaffungsproblem darstellen würden.
Dirk M. schrieb: > Ein Objekt mit Sensor wird so lange hin und her > bewegt Das kann aber mühsam sein, wenn z.B. der Sensor 1 mm Durchmesser hat und der Laser einige m entfernt ist. Hilfreich wäre es wenn der Laserstrahl in einem grösseren Bereich, z.B. der Lochblende vor dem Sensor, sichtbar wäre. Georg
Dirk M. schrieb: > Ich möchte einen Laserstrahl detektieren. Auch Laser ist nur Licht. Es reicht also jeder beliebige lichtempfindliche Detektor zur Erkennung.
Ich danke euch für die Antworten! Ich versuche es noch präziser zu formulieren ;) Also das Objekt wird in x-y-z Richtung jeweils ca +-15cm hin und her gefahren. Ein Laserstrahl mit ca. 1mm Breite wird auf den Punkt x projiziert. Das Objekt fährt wie genannt hin und her und soll stehenbleiben, sobald der Laserstrahl auf einen am Objekt angebrachten Sensor trifft. Die Kosten sollten natürlich für einen oder mehrere Sensoren nicht ins unermessliche steigen, daher muss es eine möglichst einfach Lösung sein. Meint ihr eine Photodiode reicht dafür aus? Könnte man die Genauigkeit mit einem PSD Sensor erhöhen?
Dirk M. schrieb: > Meint ihr eine Photodiode reicht dafür aus? Ja, aber bei Deinen Anforderungen brauchst Du eine passende Optik davor.
Dirk M. schrieb: > Ein Objekt mit Sensor wird so lange hin und her > bewegt, bis der Sensor den auf Punkt x ausgerichteten Laserstrahl > erfasst. > Welcher Sensor ist dafür Auflösung, Genauigkeit, Kosten) und > warum am besten geeignet? Das ist dein kleinstes Problem, rechner erst mal aus, wieviel punkte x aus dem möglichen Auftrittsgebiet für eine 100% Abtasteung scannt werden müßen. Dann rechmest du aus wie viel schnell und welcher Präzesion du die Hin und Her bewegungen ausgeführt werden müssen ... ... und dann überlegst du ob du neben dem Sensor vielleicht erst mal eine gescheiten Laserdiffusor oder Laser Viewer organisieren solltest. https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_ID=296
Soll das Objekt inklusive Sensor einfach wild hin- und herfahren, bis er was detektiert? Dann würde eine einfache Photodiode, eventuell mit Blende davor, völlig ausreichen.
Anonym schrieb: > Soll das Objekt inklusive Sensor einfach wild hin- und herfahren, bis er > was detektiert? Dann würde eine einfache Photodiode, eventuell mit > Blende davor, völlig ausreichen. Genau, so meinte ich es. Das Objekt fährt hin und her -> Sensor erfasst keinen Laser -> Sensor trifft iwann auf den Laser -> Sensor erfasst Laser und Objekt bleibt stehen. https://www.youtube.com/watch?time_continue=4&v=KX_-MPOJNXY Ab Minute 2:10, so in die Richtung dachte ich. Es gibt ja nur zwei Zustände, Sensor erfasst nichts (Objekt bewegt sich weiter), Sensor erfasst den Laserstrahl, Objekt bleibt stehen.
Dirk M. schrieb: > Anonym schrieb: >> Soll das Objekt inklusive Sensor einfach wild hin- und herfahren, bis er >> was detektiert? Dann würde eine einfache Photodiode, eventuell mit >> Blende davor, völlig ausreichen. > > Genau, so meinte ich es. Das Objekt fährt hin und her -> Sensor erfasst > keinen Laser -> Sensor trifft iwann auf den Laser -> Sensor erfasst > Laser und Objekt bleibt stehen. > > https://www.youtube.com/watch?time_continue=4&v=KX_-MPOJNXY > > Ab Minute 2:10, so in die Richtung dachte ich. > > Es gibt ja nur zwei Zustände, Sensor erfasst nichts (Objekt bewegt sich > weiter), Sensor erfasst den Laserstrahl, Objekt bleibt stehen. Der Laserstrahl ist fest auf den Punkt x gerichtet ;)
Dirk M. schrieb: > Sensor trifft iwann auf den Laser Wenn das rein zufällig passieren soll, dann solltest du mal das Verhältnis berechnen der Sensorfläche zur Fläche, die das Objekt überstreicht - dann kann man etwa abschätzen, wie lang das im Durchschnitt dauert. Nach deinen Zahlen ist schon in 2D die Bewegungsfläche 22500 mal so gross wie die Sensorfläche. Ohne weitere nötige Daten wie die Geschwindigkeit zu kennen würde ich schätzen dass das Tage dauern könnte. In 3D kann es nur noch schlimmer sein. Fazit: der Sensor muss einen viel grösseren Teil der Fläche erfassen. Georg
Dirk M. schrieb: > Also das Objekt wird in x-y-z Richtung jeweils ca +-15cm hin und her > gefahren. Ein Laserstrahl mit ca. 1mm Breite wird auf den Punkt x > projiziert. Das Objekt fährt wie genannt hin und her und soll > stehenbleiben, sobald der Laserstrahl auf einen am Objekt angebrachten > Sensor trifft. Dirk M. schrieb: > aus ca. +- 2m detektieren Wie stellst du dir das vor? der Laserstrahl durchquert deinen Messbereich auf einer Geraden. Trifft dein Sensor irgendwo auf den Strahl, löst er aus. Die Position ist also abhängig vom Startpunkt deiner Rasterfläche. Genügt dir doch eine einfache 2D Position, bietet sich eine einzelne Kamera mit geeigneter Optik an. Je nach benötigter Genauigkeit, könnte das zB. eine Schuhschachtel, ein Blatt Papier und eine Weitwinkellinse sein. Eine einfache Webcam, oder ein kleines Kameramodul genügt. Die DSLR musst du nicht blenden. Möglich wäre auch ein vmtl. selbst gelötetetes Phototransistor array. Alternativ natürlich soetwas wie Stereovision, oder eine ausreichend große, mit einem streuenden Medium gefüllte Box mit 2 Kameras an den Seiten. In allen Fällen ersparst du dir eine aufwändige Mechhanik zum Abrastern. und gewinnst deutlich an Geschwindigkeit.
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Ich stelle mir das, je nachdem, wie schnell sich das Objekt bewegt, nicht ganz einfach vor. Bleibt sofort bei Erkennung stehen? Ich denke eher das läuft bei 1mm Blendenöffnung nach und du bist übers Ziel hinaus geschossen.
Dirk M. schrieb: > Also das Objekt wird in x-y-z Richtung jeweils ca +-15cm hin und her > gefahren. Ein Laserstrahl mit ca. 1mm Breite wird auf den Punkt x > projiziert. Das Objekt fährt wie genannt hin und her und soll > stehenbleiben, sobald der Laserstrahl auf einen am Objekt angebrachten > Sensor trifft. Z ist egal - x und y sind es eigentlich auch (die Bestimmung musst Du irgenwie im Griff haben) - eine Fotodiode mit Minimal-Schaltung (siehe "Artikel") sollte es eigentlich tun.
Dirk M. schrieb: > Welcher Sensor ist dafür Auflösung, Genauigkeit, Kosten) und > warum am besten geeignet Man wird immer eine Photodiode verwenden. ABER: Die erkennt nicht nur Laserlicht, sondern jedes Licht, auch Tageslicht, das ist also unbauchbar. Daher moduliert man Lichtschrankenlicht z.B. mit 50kHz und der Empfänger reagiert nur auf Licht welches mit diesen 50kHz ein und ausgeschaltet wird. Ein Lasermodul benötigt dazu einen Modulationeingang (weil in Lasern mit Stromregelung der normaler Stromversorgungseingang durch Kondensatoren gepuffert ist, also nicht so schnell reagiert). Der übliche einfache Empfänger ist der NE567. Bei TSOP1736 muss man sowohl mit 36kHz als auch 50Hz modulieren, damit er reagiert.
Wie wäre eine 4 Quadranten Photodiode? So ein Laserstrahl ist meist recht hell. :) Man könnte 4 PT auf eine Platine löten, die durch dünne lichtundurchlässige Bleche/Pappen getrennt sind. Der Mittelpunkt dieses Kreuzes ist der Punkt X. Davor wird in gewünschter Größe etwas Transparentes positioniert. Wenn dann z.B. unten links zuerst Licht detektiert wird, "weiß" die Schaltung das der Laser noch nach rechts und oben muss. Wenn alle 4 Quadranten Licht bekommen, ist die Position erreicht.
pegel schrieb: > Wie wäre eine 4 Quadranten Photodiode? > > So ein Laserstrahl ist meist recht hell. :) > > Man könnte 4 PT auf eine Platine löten, die durch dünne > lichtundurchlässige Bleche/Pappen getrennt sind. Der Mittelpunkt dieses > Kreuzes ist der Punkt X. > > Davor wird in gewünschter Größe etwas Transparentes positioniert. > > Wenn dann z.B. unten links zuerst Licht detektiert wird, "weiß" die > Schaltung das der Laser noch nach rechts und oben muss. > > Wenn alle 4 Quadranten Licht bekommen, ist die Position erreicht. Die Idee finde ich nicht schlecht, danke dafür! Könnte man für den Ansatz nicht gleich eine Quadranten-PIN-Photodiode nehmen, dann spare ich mir das Löten der 4 Dioden?
georg schrieb: > Dirk M. schrieb: >> Sensor trifft iwann auf den Laser > > Wenn das rein zufällig passieren soll, dann solltest du mal das > Verhältnis berechnen der Sensorfläche zur Fläche, die das Objekt > überstreicht - dann kann man etwa abschätzen, wie lang das im > Durchschnitt dauert. > > Nach deinen Zahlen ist schon in 2D die Bewegungsfläche 22500 mal so > gross wie die Sensorfläche. Ohne weitere nötige Daten wie die > Geschwindigkeit zu kennen würde ich schätzen dass das Tage dauern > könnte. In 3D kann es nur noch schlimmer sein. > > Fazit: der Sensor muss einen viel grösseren Teil der Fläche erfassen. > > Georg Hallo Georg, genau, das Problem ist mir bewusst. Man könnte dem doch mit mehreren Sensoren am Objekt gegensteuern, sodass die Wahrscheinlichkeit dass ein Sensor vom Laser "getroffen" wird, deutlich erhöht? Steht die "Reaktionsgeschwindigkeit" des Sensors im jeweiligen Datenblatt oder wie finde ich die raus? Danach kann man dann ja die Geschwindigkeit des Objektes anpassen. Bringt mir ja wenig, wenn das Objekt mit Geschwindigkeit x am Laser vorbeifährt und der Sensor bei der Geschwindigkeit überhaupt nicht reagieren kann.
Ich habe noch eine allgemeine Frage: Wie erfahre ich die Genauigkeit und (Reaktions-) Geschwindigkeit von Sensoren? Danke für eure Hilfe und einen schönen Sonntag an Alle :)
Dirk M. schrieb: > Bringt mir ja wenig, wenn das Objekt mit Geschwindigkeit x am Laser > vorbeifährt und der Sensor bei der Geschwindigkeit überhaupt nicht > reagieren kann. Keine Angst, Optoelektronik ist deutlich schneller als Mechanik. https://youtu.be/zbtyaKAMDdk?t=210
Dirk M. schrieb: >> Nach deinen Zahlen ist schon in 2D die Bewegungsfläche 22500 mal so >> gross wie die Sensorfläche. > genau, das Problem ist mir bewusst. Man könnte dem doch mit mehreren > Sensoren am Objekt gegensteuern, sodass die Wahrscheinlichkeit dass ein > Sensor vom Laser "getroffen" wird, deutlich erhöht? Dann nimm einen Sensor mit einem grösseren Fenster statt viele mit kleinem Fenster. Oder vergiss das mit dem Sensor direkt und nimm eine handelsüblicher LaserFinderKarte, die den konzentrierten Laser diffus in alle Richtungen reflektiert und auch mit normalen Kameras erfasst werden kann. So wie ein Brilliant der weitflächig 'leuchtet' obwohl er nur von einem 'schmalen Strahl getroffen wird. So wie man das dort am Beispiel Prisma sieht: https://www.youtube.com/watch?v=CroiDkGDQN0
Dirk M. schrieb: > Könnte man für den Ansatz nicht gleich eine Quadranten-PIN-Photodiode > nehmen, dann spare ich mir das Löten der 4 Dioden? Könnte sein, weiß ich aber nicht. Es geht darum eine größere Fläche abzudecken. Wenn ich z.B. ein 10x10cm großes Blatt Transparentpapier ca. 5cm vor die Quadranten-PIN-Photodiode halte, werden die Dioden dann durch den Laser unterschiedlich ausgeleuchtet? Ich denke eine optische Isolation sollte schon da sein. Haben die eine untereinander?
pegel schrieb: > Dirk M. schrieb: >> Könnte man für den Ansatz nicht gleich eine Quadranten-PIN-Photodiode >> nehmen, dann spare ich mir das Löten der 4 Dioden? > > Könnte sein, weiß ich aber nicht. > Es geht darum eine größere Fläche abzudecken. > Wenn ich z.B. ein 10x10cm großes Blatt Transparentpapier ca. 5cm vor die > Quadranten-PIN-Photodiode halte, werden die Dioden dann durch den Laser > unterschiedlich ausgeleuchtet? > > Ich denke eine optische Isolation sollte schon da sein. > Haben die eine untereinander? Das denke ich auch. Ich bin beim Stöbern auf diese hier gestoßen: https://www.first-sensor.com/de/produkte/optische-sensoren/detektoren/quadranten-pin-photodioden-qp/ Diese Diode sollte doch für meinen Zweck geeignet sein? Und da ich momentan evtl. etwas auf dem Schlauch stehe noch eine Frage: Wozu das Transparentpapier oder überhaupt etwas (Lochblende) VOR der Diode? Normales Umgebungslicht reicht doch nicht aus damit die Diode so stark reagiert und ein entsprechendes elektrisches Signal generiert? Nur der Laserstrahl kann dies doch erreichen? Danke für die Antworten!
Dirk M. schrieb: > Nur der Laserstrahl kann dies doch erreichen? Schon, aber dazu musst Du den Sensor genau treffen. Das Transparentpapier dient als Bildschirm, der von der Diode als größere Fläche "gesehen" wird.
Dirk M. schrieb: > Man könnte dem doch mit mehreren > Sensoren am Objekt gegensteuern Ich würde mal eine Solarzelle aus einer Billig-China-Gartenlampe testen. Georg
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Eine Frage hätte ich noch: Funktionieren Sensoren (Photodiode etc.) auch reibungslos wenn sie magnetischer- oder Röntgenstrahlung ausgesetzt sind? Wie finde ich im Zweifel verlässliche Quellen dafür? In den jeweiligen Datenblättern ist sowas in der Regel nicht aufgeführt... Danke euch schonmal!
Dirk M. schrieb: > Eine Frage hätte ich noch: Funktionieren Sensoren (Photodiode etc.) auch > reibungslos wenn sie magnetischer- oder Röntgenstrahlung ausgesetzt > sind? Was ist "magnetische Strahlung"? OMG...
c-hater schrieb: > Dirk M. schrieb: > >> Eine Frage hätte ich noch: Funktionieren Sensoren (Photodiode etc.) auch >> reibungslos wenn sie magnetischer- oder Röntgenstrahlung ausgesetzt >> sind? > > Was ist "magnetische Strahlung"? > > OMG... Elektromagnetische Wellen - elektromagnetische Strahlung (EIN MAGNETFELD!). Sorry, das war natürlich doof ausgedrückt, deine Antwort ist allerdings auch nicht wirklich hilfreich....
Dirk M. schrieb: > Elektromagnetische Wellen - elektromagnetische Strahlung Das ist sogar grundsätzlich nötig, damit optische Sensoren funktionieren können. Weil: Licht IST genau sowas...
c-hater schrieb: > Dirk M. schrieb: > >> Elektromagnetische Wellen - elektromagnetische Strahlung > > Das ist sogar grundsätzlich nötig, damit optische Sensoren funktionieren > können. Weil: Licht IST genau sowas... DAs stimmt :) Wenn ich den Sensor einem starken Magnetfeld aussetze, sagen wir im Bereich 1,5 - 3 Tesla (MRT)., meinst du, dass sich dessen Funktionsfähigkeit ändern wird bzw. Beeinträchtigt ist? Ich weiß es gerade nicht besser, daher frage ich ja hier nach ;)
Dirk M. schrieb: > Wenn ich den Sensor einem starken Magnetfeld aussetze, > sagen wir im Bereich 1,5 - 3 Tesla (MRT)., meinst du, dass sich dessen > Funktionsfähigkeit ändern wird bzw. Beeinträchtigt ist? Wahrscheinlich nicht, aber sämtliche Bauteile deren Funktion auf ferromagnetischem Material basiert, (z.B. Ferritkern Drosseln, Übertrager) werden versagen. Ausserdem sind m.W. in einem MRT ziemlich starke magnetische Hochfrequenzfelder am Werk, die heftige Störspannungen induzieren werden.
Hp M. schrieb: > Ausserdem sind m.W. in einem MRT ziemlich starke magnetische > Hochfrequenzfelder am Werk, die heftige Störspannungen induzieren > werden. Ja, deshalb arbeitet da wohl selbst der Klingelknopf für die Patienten pneumatisch.
Dirk M. schrieb: > Eine Frage hätte ich noch: Funktionieren Sensoren (Photodiode etc.) auch > reibungslos wenn sie magnetischer- oder Röntgenstrahlung ausgesetzt > sind? > > Wie finde ich im Zweifel verlässliche Quellen dafür? Im Zweifel macht man ein Experiment/Versuchsreihe! Das gehört zum Handwerkszeug der elektronik-entwicklung. Zumindest plant man einen Versuch, den dann fällt oft auf das man schon konkrete Zahlenangaben (Stärke, Dauer der Strahlung) braucht um das Risiko zu bewerten oder das wenn die Beschaffung einer Versuchsquelle für den Versuch nahezu unmöglich ist, das Auftreten derselben in der Praxis auch ausgeschlossen werden kann. Und wenn man es nicht ausschliessen kann, muss man sich überlegen, wie man Ausfälle/Störungen kompensieren kann.
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